【MFC推荐】冲压行业新课题——双极板生产！

燃料电池是一种电化学设备，通过与催化剂和氧气发生反应，将氢气转化成电流（和热量）。水是唯一的副产品，这使得燃料电池不仅效率高，而且还非常环保。

本章将主要介绍燃料电池的关键部件双极板，了解其国内行业现状及发展趋势。

燃料电池双极板（BP）是质子交换膜燃料电池（PEMFC）中除膜电极外的第二个关键部件，质量占PEMFC 电堆的80%，成本约占30%。双极板与膜电极层叠装配成电堆，在PEMFC中起到分隔氧化剂和还原剂、传导电流、为冷却液提供通道、支撑膜电极等作用。

燃料电池产业链

1国内双极板行业现状及趋势

双极板的基体材料的选择直接影响燃料电池的电性能和使用寿命，是燃料电池的关键组件之一。根据基体材料的不同，双极板可以分为石墨双极板、金属双极板和复合材料双极板。

不同双极板性能对比

(1) 石墨双极板：技术、商业化已成熟且占据大量市场份额，未来须提升技术降低成本

石墨双极板目前是国内应用的主流。从当前国内氢燃料电池汽车运营实际情况来看，客车、物流车、环卫车、叉车等商用车型成为市场主推车型，而商用车的高频次使用场景决定了其对零部件的耐久性有要求较高。石墨双极板正是凭借其耐久性长，因而更适合当前示范运营的燃料电池商用车领域。

即便石墨双极板目前市场需求量大，但其空隙问题、成本问题以及加工时长问题仍有待完善。与国外大部分厂商可以直接采用压铸成型或膨胀石墨成型的生产方式相比，国内生产商大多采用人工石墨机械加工的方式实现，生产技术还有待提高。

另外，在保持一定机械强度和良好阻气作用的前提下，双极板厚度应尽可能地薄，以减少对电流和热的传导阻力。目前国内上海弘枫公司研制的石墨双极板在保证性能的情况下可以做到1.4毫米，功率密度开始接近丰田第一代金属双极板的水平。

石墨双极板

(2) 金属双极板：未来须突破金属薄板成型、表面涂层寿命等关键技术

金属板因具有更大的功率密度而主要应用于乘用车，如丰田Mirai采用的就是金属双极板，其燃料电池模块功率密度达到3.1kW/L，英国Intelligent Energy新一代EC200-192金属双极板燃料电池模块的功率密度更是达到了5kW/L。

与石墨双极板相比，金属双极板具有良好的导电性、导热性、机械加工性，且制作工序较少，量产工艺成熟，从而可大幅降低量产成本。但使用过程中存在易腐蚀的缺点，需要表面改性涂层保护。

金属双极板的涂层材料主要包括两类：第一类是碳基涂层，如石墨涂层、导电聚合物涂层等；第二类是金属基涂层，如贵金属涂层、金属碳化物或氮化物涂层及金属氧化物涂层等。

从涂层的工艺路线来看，目前主要有4类不同的工艺路线：电镀、化学渡（热浸渡、涂料喷装、喷涂等）、CVD（化学气相沉积）、PVD（物理气相沉积）。目前，国内在金属板涂层方面应用更多是PVD工艺。采用PVD工艺的涂层纯度高、致密性好，涂层与基体结合牢固，涂层不受基体材料的影响，是比较理想的金属双极板表面改性技术。

金属双极板

(3) 复合双极板：PEMFC双极板材料重点研究方向

复合双极板同时克服石墨双极板机械性能差、加工难和金属双极板耐腐蚀性差等难题，成为重点研究方向。目前已采用的复合材料双极板包括碳基复合材料双极板和金属基复合材料双极板。人们对碳基复合材料中石墨基复合材料双极板的研究最多，有希望成为PEMFC 应用最广泛的双极板。

碳基复合材料双极板可以根据导电填料及树脂的配比调整双极板的导电性能和机械强度，并且还可以采用模压或注射成形工艺进行批量化生产，降低了双极板的制造成本，其研究重点是选取合适的导电填料和树脂，改善碳材料与树脂的均匀混合性，优化制备工艺，获得高导电性和机械强度优良的复合材料双极板。石墨/树脂复合材料双极板在性能、成型方法和成本方面具备优势，是复合双极板研究和应用的重点方向。

复合双极板

2国内外双极板生产企业及产品性能对比

根据高工产研氢电研究所（GGII）统计，2019上半年，国内涉及燃料电池电堆双极板的供应商共有25家，25家中有16家设计、研发、生产石墨或复合双极板，11家企业设计、研发、生产金属双极板，这25家企业中有15家产品仅供自用，10家对外供货。

国内外双极板生产企业

国内外双极板产品性能对比

3结语

双极板是PEMFC的重要组成部分，在燃料电池工作过程中，寻找性能优良且成本低廉的双极板新材料和加工方法是燃料电池汽车(FCVS)产业化的重要课题。欧美日石墨、金属双极板整体较强，美、英复合材料双极板处于世界先进水平，国内石墨双极板部分性能达DOE(2015)性能指标水平，金属和复合材料双极板提升空间大。

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